我國鋼鐵企業余熱資源的回收與利用

肖躍

摘要：隨著鋼鐵節能技術的發展，越來越多的余能回收利用技術得到了廣泛的使用，且做到了較好的節能和降本成效，緩沖 了當前經濟形勢對行業造成的沖擊。但是企業對余熱余能的利用還處在較低水平，主要表現在余熱余能資源的利用深度和已 回收能源的有效利用程度兩個方面，如何有效提高這兩方面的水平，對面臨著節能減排任務和嚴峻的經營形勢壓力的鋼鐵行 業具有重要的積極意義。

關鍵詞：鋼鐵企業；余熱資源；余熱回收利用

中圖分類號：TK115 文獻標識碼：A 文章編號：2095-3178（2018）06-0331-01

引言

鋼鐵企業作為國民經濟生產中的重要組成部分，生產所需能耗

巨大，但是能源利用效率比較低。在節能降耗生產理念影響下，現 在逐漸有更多新型節能技術被應用到鋼鐵企業生產中，就降低能耗 方面取得了一定的效果。但是就余熱回收利用方面，與國際平均水 平相比還存一定差距，還需要從技術角度進行深入分析，采取措施， 在原有技術基礎上進行優化，爭取不斷提高余熱回收效果。

1 余熱余能回收利用技術及現狀

國內的鋼鐵企業基本上都采用了多項當今主流、先進的工序余

能回收工藝，諸如CDQ及配套發電系統、燒結環冷余熱鍋爐及發電、 高爐干法 TRT、轉爐汽化冷卻煙道、加熱爐汽化冷卻、蓄熱燃燒等。 企業余熱余能的利用通常有三種方式：第一，對高溫介質的顯熱或 介質的化學能，通常是進行蒸汽轉換發電；第二，對中低溫介質顯 熱，通常進行換熱后用于生產過程，比如預熱空氣或煤氣，制備熱 水；第三，對于壓力類的余能，通常是利用壓差進行膨脹做功。

1.1 干熄焦發電

常見的配置方式為每兩座焦爐為一組，配備一套干法熄焦及發

電系統，考慮干熄焦余熱鍋爐及發電系統的年修（一般為 25d/a， 年修期間采用備用的濕法熄焦工藝），因此實際的干熄焦配備率為 93%。噸焦回收中壓蒸汽 500kg以上、發電115～120kwh，折合100% 配備率則為535kg 和125kwh 左右。

1.2 燒結環冷余熱回收（發電）

一般為每臺燒結機設置一套余熱鍋爐，回收環冷機（或者帶冷

機）一、二段的冷卻廢氣余熱，折合噸礦回收低壓蒸汽 70kg 左右。 燒結余熱蒸汽發電也是比較成熟的運用形式，企業可以根據自身的 實際情況，合理選擇回收利用余熱或者是回收電力。

1.3 高爐干法布袋除塵及 TRT發電

相對于文氏及比肖夫凈化系統，減少了煤氣洗滌水的消耗和處

理過程，并且提高了 TRT 入口煤氣的溫度，TRT 發電較濕式除塵凈 化系統噸鐵發電提高 50%以上，一般噸鐵發電 40kwh/t 左右，甚至 短時超出 50kwh/t。

1.4 煉鋼轉爐汽化煙道

回收冶煉過程中高溫煙氣的顯熱，產生 2.0～3.2MPa 的蒸汽，

經蓄熱器緩沖存儲穩壓后轉變為1.27MPa 的飽和（或微過熱）蒸汽， 可供給煉鋼工藝內部熱用戶（主要為真空精煉工藝真空泵）或輸送 至低壓蒸汽管網，噸鋼回收蒸汽70kg/t 左右。

1.5 加熱爐汽化冷卻

鋼鐵企業的板坯加熱基本都采用步進梁式加熱爐，通過增加余

熱鍋爐替代循環冷卻水系統，加熱爐的步進梁（固定梁和步進梁） 相當于鍋爐的水冷管，通過這種工藝，即使在爐內高溫氛圍中步進 梁也能保持相當的強度，并且還回收了用于冷卻步進梁而帶出的熱 量，每噸產品回收飽和蒸汽（或微過熱蒸汽）30kg左右。

2 鋼鐵企業余熱資源回收利用研究要點

2.1 焦化生產工序的余熱回收利用

鋼鐵企業的焦化工序以生產焦炭為主，同時也會產生副產品焦 爐煤氣，而焦爐煤氣中含有大量有價值的化工產品。隨著焦爐煤氣 凈化技術的不斷提高以及焦爐煤氣制甲醇產業鏈的不斷延伸，焦化 生產的整個產業鏈需要消耗大量的蒸汽。焦化生產會產生大量的余 熱，主要包括焦炭顯熱、焦爐煤氣顯熱以及焦爐煙氣顯熱，約占鋼 鐵生產總余熱資源的7%。目前，已有鋼鐵企業采用干熄焦技術回收 高溫焦炭的顯熱，用以產生蒸汽或者采用蒸汽輪機發電，但總體而 言干熄焦技術在我國鋼鐵企業的普及率還很低。據統計，目前我國 鋼鐵企業對焦炭顯熱的回收利用率僅 11.2%。對焦爐煤氣顯熱的回 收利用主要采用煤調濕技術，通過焦爐煤氣上升管散發的顯熱來預 熱和干燥焦爐的人爐煤。目前該技術已比較成熟，余熱回收的效果

也較好，但由于該技術的普及率較低，以致于焦爐煤氣顯熱的總回 收利用率仍較低，僅為 10.5%。焦爐煙氣顯熱因為其品位低，回收 利用的價值不太大，目前基本上沒有回收利用。干熄焦技術被認為 是鋼鐵企業回收焦化工序余熱最有發展潛力的技術。該技術已在國 外被廣泛應用。干熄焦技術是利用冷的惰性氣體，在干熄爐中與赤 熱紅焦換熱從而冷卻紅焦。吸收了紅焦熱量的惰性氣體將熱量傳給 干熄焦鍋爐產生蒸汽，被冷卻的惰性氣體再由循環風機鼓入干熄爐 冷卻紅焦。干熄焦鍋爐產生的蒸汽并入企業蒸汽管網或用于驅動汽 輪機發電。采用干熄焦技術可回收 80%的紅焦顯熱，平均每熄 1 噸 焦炭可回收3.9MPa4500C 的蒸汽0.45—0.6t，節能降耗作用十分明 顯，同時還可降低焦爐強粘結性的焦、肥煤的配比，改善焦炭質量， 提高焦爐的生產能力。生產實踐表明，大型高爐采用干熄焦焦炭可 使其焦比降低2%。對于焦炭年產量 100 萬噸的鋼鐵企業而言，采用 干熄焦技術每年可減少 8-10 萬噸動力煤的消耗。

2.2 煉鋼工序的余熱回收利用

就我國煉鋼企業發展現狀來看，以轉爐能耗最大，在進行降耗

研究時需要將其作為重點。轉爐煉鋼環節，C-O 反應會產生大量富 含 CO的煙氣，溫度可以達到1550-1700℃，可以帶出大量潛熱與顯 熱，對其進行余熱回收利用研究，需要通過強化換熱來對煙氣熱量 進行有效回收，同時可以通過開發低品質余熱蒸汽高效發電系統來 提高熱工轉換效率。現在常用技術有濕法除塵工藝與干法除塵工藝，

均可通過設置汽化冷卻煙道，將煙氣溫度由 1500℃降到 800℃左右。 傳統濕法除塵工藝采用大量循環水噴水降溫，工藝要求較低，煤氣 回收量大，并且系統穩定性高，但是在實際應用過程中所需水資源 量大，并且還會對環境產生一定影響。干法除塵工藝則設置蒸發冷卻 器，通過蒸汽引射循環水將煙氣快速冷卻至 160℃左右，再通過電 除塵器對煙氣做除塵處理。

2.3 軋鋼工序的余熱回收利用

軋鋼工序能耗約占鋼鐵企業總能耗的 8%。因此，研究軋鋼工序

的節能降耗技術對降低噸鋼能耗具有重要意義。近年來，我國新建 軋鋼生產線大都采用當今世界先進的軋制技術，普遍使用熱送熱裝 和在線加速冷卻技術。中國整體軋鋼工序的能耗指標偏高，工序能 耗平均值與先進值相比差距較大。軋鋼加熱爐是軋鋼工序中的重要 能耗設備，回收軋鋼加熱爐煙氣余熱是實現軋鋼工序節能降耗的重 要手段。通常，采用空氣換熱器、煤氣換熱器和蒸汽余熱鍋爐來回 收軋鋼加熱爐煙氣的余熱，使排煙溫度降到 200℃以下。將高溫空 氣蓄熱式燃燒新技術應用到軋鋼加熱爐上，可有效利用低熱值的高 爐煤氣將爐溫加熱到 1100℃以上，實現 30%以上的節能，使加熱爐 熱效率提高到70%以上。

結束語：

鋼鐵企業生產中能耗大，想要提高其資源生產利用效率，除了

要做好各生產環節的優化外，還需要做好余熱回收利用的研究。即 結合鋼鐵企業生產特點，確定余熱回收利用研究方向，選擇合適的 方法，針對不同生產環節進行分析，通過設置專業設備，以及對生 產方式進行優化，爭取不斷提高余熱回收利用綜合效率。

參考文獻

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